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神八升空两天内与天宫交会对接 类似针尖对针尖

2011年11月01日01:21北京晨报[微博]韩娜我要评论(0)
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神八升空两天内与天宫交会对接 类似针尖对针尖

二次对接示意图134 内蒙古自治区苏尼特右旗以西阿木古朗草原

  如果把首次交会对接任务比做一场“太空大戏”的话,那么神舟八号与天宫一号的对接无疑是此次演出的高潮。神舟八号飞船成功发射升空后的两天内,两个重达8吨的“庞然大物”在距离地球350公里外的太空中实现完美对接。完成交会对接的使命后,“神八”将结束自己的太空之旅,重返地球,主着陆场位于内蒙古自治区苏尼特右旗以西阿木古朗草原。

  交会对接前“天宫”先掉头

  交会对接任务是我国载人航天的第二步,包括交会和对接两个过程,就像是两个情人的见面与牵手。此次交会对接是我国两个航天器首次在茫茫太空实现整体飞行。顺利实现这项关键技术,对下一步空间站的建立起到决定性作用。

  要让两个飞行器在彼此距离上万公里的太空能够相互找到对方,并不是一件容易的事。

  中国航天科技集团天宫一号副总设计师白明生介绍说,在约会见面之前,在太空中遨游的天宫一号 要“降轨调相”, 从飞行状态转换成对接状态,并把自己调整到最佳状态,温度调整到20度,压力调整到人体适宜的压力,而且还要“掉头”,静候对接的最佳时刻,迎接“情人”的到来。

  52公里“路口”两者相见

  中国航天科技集团天宫一号总设计师张柏楠说,神舟八号飞船进入轨道时,距离天宫一号大概有上万公里,它要追上天宫一号,还要保证相对速度非常小,因为如果速度太快,轻则把目标飞行器撞跑了,重则就是两个飞行器撞坏。

  飞船入轨后将进行五次变轨,一点点接近天宫一号,到达距天宫一号后下方约52公里处,这个距离就像到了高速公路的路口,飞船就能看见目标飞行器了。

  四个停泊点保证牵手无误

  “天宫”和“神八”相见后,“神八”要不断确认位置,调整速度和角度。专家介绍说,从52公里距离到对接,为了保证每一步准确对接,中间设立了4个停泊点,分别是5公里、400米、140米和30米。而其中最关键步骤是在距离天宫一号140米处测试对接机构传感器,从而确定飞船的对接状态是否已经到位。

  在这个从见面到牵手的关键步骤中,这位叫做“神八”的情郎必须十分谨慎,是每走一步就停下来看一步,确保每一步都准确无误,直到成功牵手。

  “神八”伸手抓住“天宫”

  完成交会任务后,就进入最后的牵手环节——对接,在15分钟之内,两者要完成捕获、缓冲、拉近和锁紧四个过程。

  对接就像火车车厢之间的挂钩连接,航天器对接也是这样的过程,只是更加复杂,更有难度,要让两个重达8吨的航天器严丝合缝,对精度有着非常高的要求。在对接过程中,两者的相对速度要从7.8公里/秒降到0.2米/秒,神八飞船上有个像手一样的捕获装置,会先伸出来把天宫一号紧紧抓住。两个8吨重的飞行器高精度对接,就像靶场射击,对接机构中小到指甲大小的齿轮和针头大小的接口都要严丝合缝。

  新组合体由“天宫”掌控

  在交会对接的“四幕戏”上演后,两者就成为一个整体,开始连体飞行,成为一个小家庭,开展一段短暂而美妙的太空之旅。天宫一号则掌握着所有控制权,神舟八号飞船处于停靠状态。相当于两个人合成一个人,这一个人的大脑是由天宫一号控制,这个技术恰恰是空间站将来要运行和管理的技术。未来,空间站会不断有实验舱进行相互对接,那么多飞行器不能各干各的,而是要对组合体进行管理。

  14天里小两口牵手两次

  这个“小家庭”将飞行12天左右,择机进行第二次交会对接。先是对接机构解锁,两个飞行器分离,神舟八号飞船撤离至距天宫一号目标飞行器140米处停泊,进行第二次交会对接,再次构成组合体。

  组合体继续飞行两天后,它们将不得不面临“分手”,两个飞行器再次分离,神舟八号飞船撤离至距天宫一号5公里外的安全距离,交会对接试验结束。

  此后,神舟八号飞船按预定返回程序飞行,返回舱返回主着陆场。天宫一号目标飞行器变轨升至高度约370千米自主飞行轨道运行,等待下一次交会对接。

  ■权威解析

  交会对接类似针尖对针尖

  如果把“ 神八”与“天宫”的对接比喻为两个“肌体”连接的话,二者之间电路的电连接器,毫无疑问承担着导通两个“肌体”经络的角色。那么“天宫”与“神八”之间是如何对接的呢?科研人员为我们做出了解释。

  中国航天科技集团公司九院693厂的科研人员介绍说, 天宫一号与神舟八号的对接,有点类似于军用加油机与战斗机之间的对接。空中加油时,加油机内的工作人员将软管放出机外,软管下的黄褐色信号灯闪亮。受油机的驾驶员收到准备妥当的信号后,便调整好自己飞机的位置,再把受油管伸入喇叭形锥套,只要自锁机构锁紧之后,燃油便自动流向受油机。这种对接,需要两机飞行员的操作和配合,而且是在大气层内完成。

  而神舟八号与天宫一号的对接与飞机空中加油有类似之处,但复杂得多。除去抗热真空、紫外线辐照、原子氧腐蚀等一系列残酷的太空环境不说,在浩瀚的宇宙空间环境中,天宫一号4只直径3.8厘米的电连接器插头,必须在准确的时间内完成与“神八”对接口上四只插座的对接,这无异于尘埃与尘埃的碰撞,针尖与针尖的对接。

  就是这看似简单的对接,使“ 神八”与“天宫”合二为一,成为名副其实的空间站。小小电连接器肩负着牵一发而动全身、打造空间站“生命通道”的使命。因此,有人把这种电连接器比喻为“红娘”、“脐带”,还有人比喻为“桥梁”和“经络”,无论何种比喻,其实都是对其作用和价值的阐述。

  ■技术突破

  回收系统有七大创新

  为保障“神八”安全着陆,科研人员对飞船回收着陆系统进行了七大创新。

  一,更完善的回收着陆工作程序。

  对飞船返回段的工作程序进行了补充完善,使得飞船在回收着陆过程中能够自主应对更多可能状态的故障模式。

  二,可靠性更高的降落伞子系统。

  对飞船返回着陆阶段的核心设备降落伞,在构成、结构、材料等多方面实施了改进,降落伞的整体工作可靠性得到进一步提高。

  三,更优化的程序控制子系统。

  对回收着陆分系统内程序控制子系统进行了系统的归并、分离、重组,优化了电磁兼容性,同时对相关产品的外形、重量进行了优化。

  四,新研的着陆反推发动机。

  为适应交会对接任务要求,对飞船着陆缓冲阶段工作的重要设备——着陆反推发动机进行了重新研制设计,新研的着陆反推发动机能够更好地适应目前飞船的返回状态,保障更优的着陆速度。

  五,γ表实现了国产化,性能更优。

  飞船着陆缓冲阶段工作的重要设备——γ表,实现了彻底的国产化。

  六,适应更严苛的工作条件。

  针对交会对接任务要求更为严苛的空间环境条件和长期在轨运行的要求,完成了多项改进设计,并完成了大量的验证试验、拉偏试验、储存试验,以确保回收着陆分系统完全满足更高的要求。

  七,全面、细致的可靠性分析、验证工作。

  神舟八号飞船研制过程中完成了更全面的回收着陆分系统的半实物仿真试验,建立了完善的回收着陆分系统的可靠性评估系统,完成了大量的可靠性试验,确认了交会对接任务的高可靠性指标。

  本版撰文 晨报记者 韩娜

  1连体飞行12天左右,“神八”与“天宫”进行第二次交会对接。首先是对接机构解锁,两飞行器分离。

  2“神八”撤离至距“天宫”140米处停泊,进行第二次交会对接,再次构成组合体。

  3组合体继续飞行2天后,两飞行器再次分离。

  4神舟八号返回舱返回主着陆场,天宫一号升至高度约370千米轨道运行,等待下一次交会对接。

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